Comparing  two  or  more  groups  with:  Box  and  Whisker  Plots  

The  benefit  of  using  box  and  whisker  plots-­‐  boxplots-­‐  is  that  they  contain  an  incredible  amount  of  information  about  the  range  of  data  in  a  dataset-­‐  and  do  it  within  a  small  graphical  space.    Because  boxplots  (sometimes  also  called  ‘5  number  summaries’)  can  be  used  for  comparing  two  or  more  groups,  using  them  can  help  your  students  describe  and  talk  about  their  data.  Using  boxplots  can  also  help  students  think  about  variability  and  whether  their  data  support  their  claim.  

 

               Figure  1  from:  http://ellerbruch.nmu.edu/cs255/jnord/boxplot.html  

Boxplots  give  graphical  information  about:    

• The  bulk  of  the  data:  The  box  itself  contains  the  middle  50%  of  the  data-­‐  from  the  25  percentile  at  the  lower  end  to  the  75th  percentile  at  the  upper  end.    

• The  median:  The  line  in  the  box  indicates  the  median  value  of  the  data  (note:  not  the  mean).  • Skew:  If  the  median  line  within  the  box  is  not  equidistant  from  the  ends,  then  the  data  are  skewed.  • Range  of  data:  The  ends  of  the  vertical  lines  or  "whiskers"  indicate  the  minimum  and  maximum  data  

values,  unless  outliers  are  present  in  which  case  the  whiskers  extend  to  a  maximum  of  1.5  times  the  inter-­‐quartile  range.    

• Outliers  (if  there  are  any):  The  points  outside  the  ends  of  the  whiskers  are  outliers  or  suspected  outliers.

Here’s an example, I took the available data from 2011 (data available to date from 2012 only have rural streams) year and compared dragonflies from rural and urban streams:

 

Figure  2:  note-­‐  these  are  averages,  not  medians  (which  is  what  is  used  in  boxplots).  

0.0  

20.0  

40.0  

60.0  

urban   suburban   rural  Mercury  concentration,  

ppb  

Comparison  of  Mercury  Concentrations  on  DragonLlies  from  Urban,  Suburban  and  Rural  Streams    

Mercury  Concentration  (ppb,  wet  weight)  

Using  the  same  data  I  created  Boxplots  (using  a  variety  of  software-­‐  we’ll  use  any  of  them  that  you  and  your  students  use):  

 

Before  discussing  the  data  presented   in  boxplots  your  students  wil l  have  to  make  boxplots-­‐  not  a lways  an  easy  task .    

Boxplots  using  different  software  

It  is  difficult  to  make  boxplots  with  a  variety  of  software  packages.  Our  objective  in  using  boxplots  is  to  have  students  view  their  datasets  graphically  to  describe  their  data  and  draw  conclusions  from  those  descriptions.  However,  if  your  learning  objectives  include  having  students  do  their  own  calculations  or  create  their  own  graphs  in  the  spreadsheet  software  then  some  solutions  in  this  section  may  not  fit  with  your  learning  objectives.  Some  of  the  solutions  simply  have  your  students  putting  their  data  into  columns  and  the  installed  template  does  the  remainder  of  the  work.    

Boxplots  with  Excel  

We  have  used  the  boxplot  template  from:  from  http://www.vertex42.com/ExcelTemplates/box-­‐whisker-­‐plot.html  

In  the  version  that  is  in  the  forum  on  the  participatory  science  website  I  unhid  some  of  the  formulae…  that  way  you  can  go  over  some  of  the  points  on  the  graph  with  your  students.  

Here’s  what  you  see:  

 

 

note:  if  you  use  the  version  from  the  forum  you  will  note  that  all  but  the  BoxPlot  and  Terms  tabs  have  been  deleted.  

Have  your  students  copy  or  download  the  template  and  save  it  with  a  new  name.  As  your  students  enter  their  data  in  the  Data  Table  the  chart  will  constantly  modify:  

 

As  the  students  add  their  data  the  graph  will  continue  to  modify:  

 

Here  is  a  very  important  note!  If  you  have  more  data  points  than  there  are  pre-­‐set  rows  for  you  will  need  to  add  more  rows.  Calculations  only  include  rows  above  the  row  marked  by  this  note:  

 

   

Once  the  graph  has  been  populated  by  the  student  data  then  it  can  be  manipulated  like  any  other  graph  (title,  axes  titles,  etc.):  

   

Boxplots  with  OpenOffice  or  LibreOffice  

The  template  for  OpenOffice  comes  from:  http://sourceforge.net/projects/ooomacros/files%2FBox  Plots  and  Histograms/  

 

To  run  this  macro  you  will  need  to  set  your  macro  security  to  Medium  (Go  to  OpenOffice.org  on  the  top  tool  bar,  select  Preferences,  select  Security,  select  Macro  Security)  

 

a  new  window  will  open…  select  MEDIUM.  

 

With  this  setting  you  will  be  prompted  to  o.k.  the  use  of  the  macro  each  time  you  use  it:  

 

The  macro  downloads  as  a  zip  file.  Find  the  zip  file  in  your  download  folder.  Open  the  zip  file,  then  open  the  macro  in  OpenOffice.  

This  is  what  you  will  see:  

 

The  pulse  rate  is  the  example  that  the  macro  comes  with.  

Put  data  in  the  Raw  Data  tab.  

 

On  the  Box  Plots  tab  click  on  “Get  Values  From  Raw  Data”  

 

The  click  on  “Draw  Box  Plots”  

 

This  is  what  you  get:  

 

You  will  note  that  the  axes  are  in  the  wrong  locations.  The  graph  needs  to  be  rotated  and  then  title  and  axis  titles  can  be  put  in.  

 

   

Boxplots  with  Numbers    

As  you  may  well  know  it  is  not  possible  to  make  boxplots  in  Numbers.  Here  is  a  hack:  

Open  the  template  box_and_whisker_template.nmbtemplate  (on  the  website)-­‐  

 

Your  students  can  put  their  data  in  the  data  columns  (they  can  always  add  more  columns  or  remove  a  column).  Have  them  save  the  template  as  a  new  file!  

This  ‘boxplot’  presents  a  challenge.  There  are  no  whiskers  and  no  outliers.  The  information  is  there:  

 

Your  students  will  have  to  manipulate  the  boxplot  as  an  image  in  a  drawing  software  to  add  these  parts  of  the  data  story.    

One  note  about  this  template:  

For  the  outliers  formula  your  students  will  have  to  change  the  lower  limit  of  the  formula  to  include  all  of  their  data:  

 

Your  students  will  have  to  make  sure  that  their  entire  data  range  is  included  in  the  formula.  

   

Boxplots  with  Google  Spreadsheet    

As  you  may  well  know  it  is  not  possible  to  make  boxplots  in  Google  Spreadsheet.  Here  is  a  hack-­‐  use  the  candlestick  graph  template  that  Google  uses  for  stock  analysis.  

Use  “Candlestick  plot  as  box  and  whisker  proxy”:  

 

Students  must  first  save  a  copy  of  this  spreadsheet  and  rename  their  copy!  Students  can  put  their  data  into  the  columns-­‐  the  graph  will  auto  generate.      As  you  can  see  there  is  no  information  about  the  median  or  outliers  on  this  graph.  Those  will  have  to  be  added  in  a  drawing  software.    

   

Boxplots  with  prettygraph.com  

Making  boxplots  with  prettygraph.com  is  incredibly  simple.  I  include  it  with  some  hesitation  as  it’s  a  free  app  at  the  moment  and  free  usually  does  not  last!  

When  you  navigate  to  prettygraph.com  click  on  “Try  Now  for  Free”:  

 

You  can  upload  any  data  (all  formats  of  spreadsheet  software  allow  you  to  save  your  spreadsheet  as  an  .xls  file):  

 

Once  you  click  on  UPLOAD,  and  your  data  uploads  you  will  get  a  notification  about  the  current  data  file.  Click  on  the  graph  tab:  

 

Select  boxplot  and  the  data  for  the  dependent  axis.  

You  can  scroll  down  on  the  lefthand  column  to  add  a  title  (the  font  is  really  big-­‐  you  might  not  want  to  add  the  title  here),  and  axis  titles:

   

If  you  click  on  SAVE  you  get  a  .png  (image)  file.    

 

The  drawback  to  using  prettygraph  is  that  your  students  do  not  see  the  numbers  that  made  the  boxes  and  whiskers-­‐  they  truly  can  only  describe  the  data,  but  not  back  those  descriptors  up  with  numbers.